EP0195792A1 - Method and device for detecting by using foucault currents typical defects on a product. - Google Patents
Method and device for detecting by using foucault currents typical defects on a product.Info
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- EP0195792A1 EP0195792A1 EP85904636A EP85904636A EP0195792A1 EP 0195792 A1 EP0195792 A1 EP 0195792A1 EP 85904636 A EP85904636 A EP 85904636A EP 85904636 A EP85904636 A EP 85904636A EP 0195792 A1 EP0195792 A1 EP 0195792A1
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
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- G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
Definitions
- the present invention relates to the detection, by eddy currents, of typical faults on a moving product, relative with a detector, and more particularly the detection of cracks on a slab or similar product.
- the component of the collected signal obtained by projection according to the determined phase angle is converted into digital form with a sampling frequency subject to the running speed of the product.
- a device comprising: means for generating an alternating magnetic field in order to cause the circulation of eddy currents on the surface of the product; a differential sensor intended to collect a signal representative of the variations of the eddy currents; and means for demodulating the signal collected by projection according to an adjustable phase angle to detect the disturbances introduced by the faults to be detected, device comprising in addition:
- the output signal of the amplifier 16 is demodulated in phase and in quadrature by means of a demodulation circuit 17 receiving this differential signal as well as, on the one hand, the output signal of the generator 15 and, on the other hand , this mime output signal 90 ° out of phase.
- the demodulated signals at the output of circuit 17 are processed in two parallel channels each comprising a first amplification stage 18x, 18y, a circuit 19x, 19y for compensating for zero offset and a second amplification stage 20x, 20y to adjustable gain.
- the correlation function used is for example of the forma:
- n being the number of points of the reference signal, a i the coefficient associated with the i th point of the reference signal and y ' j -i the numerical value of the (ji) th sample of a population of n points of the signal Y' digitized.
- the value of n can be chosen equal to 20.
- the correlation is carried out by the microprocessor circuit 22 in which the coefficients a i have been pre-recorded from measurements carried out by means of the detection device used.
- a new value of the correlation function Z is calculated with each new sample y ' j of the digitized component Y', and is compared by the microprocessor circuit 22 with a predetermined threshold value ZO. When this threshold value is exceeded, the circuit 22 commands the emission of a signal sd indicating the detection of a crack on the slab.
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Abstract
Un champ magnétique alternatif est engendré pour provoquer la circulation de courants de Foucault à la surface du produit (B) en défilement relatif avec un détecteur, un signal représentatif des variations des courants de Foucault est recueilli au moyen d'un capteur différentiel (11, 12) et est démodulé par projection suivant un angle de phase réglable pour détecter les perturbations introduites par les défauts à détecter, cet angle de phase (a) étant déterminé de manière que la projection du signal recueilli ait une valeur moyenne minimale, afin d'éliminer des perturbations du signal recueilli dues à des irrégularités de surface répétitives; la composante (Y') du signal recueilli obtenue par ladite projection est convertie sous forme numérique; le signal numérique ainsi obtenu est filtré au moyen d'un filtre numérique dont les caractéristiques sont prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter; et un signal de détection de défaut est émis lorsque le signal de sortie du filtre numérique dépasse un seuil prédéterminé.An alternating magnetic field is generated to cause the circulation of eddy currents on the surface of the product (B) in relative movement with a detector, a signal representative of the eddy current variations is collected by means of a differential sensor (11, 12) and is demodulated by projection according to an adjustable phase angle to detect the disturbances introduced by the faults to be detected, this phase angle (a) being determined so that the projection of the collected signal has a minimum mean value, in order to eliminating disturbances in the collected signal due to repetitive surface irregularities; the component (Y ') of the collected signal obtained by said projection is converted into digital form; the digital signal thus obtained is filtered by means of a digital filter whose characteristics are predetermined as a function of a type of fault to be detected; and a fault detection signal is output when the digital filter output signal exceeds a predetermined threshold.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION, PAR COURANTS DE FOUCAULT, DE DEFAUTS TYPIQUES SUR UN PRODUIT.METHOD AND DEVICE FOR DETECTING, BY EDGE CURRENT, TYPICAL DEFECTS ON A PRODUCT.
La présente invention concerne la détection, par courants de Foucault, de défauts typiques sur un produit en défilement, relatif avec un détecteur, et plus particulièrement la détection de criques sur une brame ou produit similaire.The present invention relates to the detection, by eddy currents, of typical faults on a moving product, relative with a detector, and more particularly the detection of cracks on a slab or similar product.
Une brame telle que produite dans une installation de coulée continue peut présenter à sa surface, le long de ses bords, des défauts en forme de criques qu'il est important de localiser avant le traitement ultérieur du produit.A slab as produced in a continuous casting installation can present on its surface, along its edges, cracks in the form of cracks which it is important to locate before the subsequent treatment of the product.
Pour la détection de défauts de surface sur un produit métallique en défilement relatif avec un détecteur, il est connu d'utiliser un procédé de détection à courants de Foucault, procédé du type selon lequel un champ magnétique alternatif est engendré pour provoquer la circulation de courants de Foucault à la surface du produit, un signal représentatif des variations des courants de Foucault est recueilli au moyen d'un capteur différentiel placé au voisinage de la surface du produit, et. le signal recueilli est démodulé par projection suivant un angle de phase réglable pour détecter les perturbations introduites par les défauts à détecter.For the detection of surface defects on a metal product in relative movement with a detector, it is known to use an eddy current detection method, method of the type according to which an alternating magnetic field is generated to cause the circulation of currents eddy at the surface of the product, a signal representative of the eddy current variations is collected by means of a differential sensor placed in the vicinity of the surface of the product, and. the collected signal is demodulated by projection according to an adjustable phase angle to detect the disturbances introduced by the faults to be detected.
La détection de criques sur une brame au moyen d'un procédé de ce type est particulièrement difficile. En effet, en plus de conditions opératoires défavorables (en particulier la température), il existe de nombreuses sources de bruit, notamment la présence d'irrégularités de surface (vagues ou rides), les effets de bord, les variations aléatoires de distance entre capteur et produit, etc.Detecting cracks on a slab using a method of this type is particularly difficult. Indeed, in addition to unfavorable operating conditions (in particular the temperature), there are many sources of noise, in particular the presence of surface irregularities (waves or wrinkles), edge effects, random variations in distance between sensors. and product, etc.
Malgré ces conditions défavorables, qui se traduisent par un faible rapport signal/bruit, la présente invention a pour but de fournir un procédé de détection automatique et fiable, particulièrement apte à la reconnaissance de défauts typiques tels que des criques sur une brame en défilement relatif avec un détecteur.Despite these unfavorable conditions, which result in a low signal / noise ratio, the present invention aims to provide an automatic and reliable detection method, particularly suitable for the recognition of typical faults such as cracks on a slab in relative movement. with a detector.
Ce but est atteint grâce à un procédé du type précité selon lequel, conformément à l'invention, pendant toute la durée
de détection, on détermine automatiquement et périodiquement l'angle de phase pour lequel la projection du signal recueilli a une valeur moyenne minimale et l'on effectue la projection du signal recueilli suivant ledit angle de phase, afin d'éliminer des perturbations du signal recueilli dues à des irrégularités de surface répétitives ; la composante du signal recueilli obtenue par ladite projection est convertie sous forme numérique ; le signal numérique ainsi obtenu est filtré au moyen d'un filtre numérique dont les caractéristiques sont prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter ; et un signal de détection de défaut est émis lorsque le signal de sortie du filtre numérique dépasse un seuil prédéterminé.This object is achieved by a method of the aforementioned type according to which, in accordance with the invention, for the entire duration detection, the phase angle for which the projection of the collected signal has a minimum average value is automatically and periodically determined and the projection of the collected signal is carried out according to said phase angle, in order to eliminate disturbances of the collected signal due to repetitive surface irregularities; the component of the collected signal obtained by said projection is converted into digital form; the digital signal thus obtained is filtered by means of a digital filter whose characteristics are predetermined as a function of a type of fault to be detected; and a fault detection signal is output when the digital filter output signal exceeds a predetermined threshold.
La fiabilité de la détection réalisée par ce procédé est la conséquence d'une amélioration considérable du rapport signal/bruit grâce à la combinaison des éléments suivants :The reliability of the detection carried out by this method is the consequence of a considerable improvement in the signal / noise ratio thanks to the combination of the following elements:
- utilisation d'un capteur différentiel avec lequel les signaux parasites en mode commun sont éliminés, asservissement de l'angle de phase de projection du signal recueilli pour éliminer l'influence d'irrégularités de surface répétitives, telles que vagues ou rides, qui ne constituent pas des défauts proprement dits et qui sont caractérisés par un angle de phase particulier pouvant évoluer pendant le processus de détection, et- use of a differential sensor with which parasitic signals in common mode are eliminated, slaving of the projection phase angle of the collected signal to eliminate the influence of repetitive surface irregularities, such as waves or wrinkles, which do not do not constitute defects per se and which are characterized by a particular phase angle which may change during the detection process, and
- filtrage numérique sélectif grâce à un filtre adapté aux caractéristiques prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter et du capteur différentiel déjà mentionné.- selective digital filtering thanks to a filter adapted to the predetermined characteristics as a function of a type of fault to be detected and of the differential sensor already mentioned.
De préférence, la composante du signal recueilli obtenue par projection suivant l'angle de phase déterminé est convertie sous forme numérique avecc une fréquence d'échantillonnage asservie à la vitesse de défilement du produit.Preferably, the component of the collected signal obtained by projection according to the determined phase angle is converted into digital form with a sampling frequency subject to the running speed of the product.
Le signal numérique obtenu est ainsi indépendant d'éventuelles variations de la vitesse de défilement du produit, ce qui simplifie la réalisation du filtre numérique. Le filtrage numérique est par exemple réalisé par corrélation avec un signal numérique représentant la signature pré-enregistrée d'un type
particulier de défaut à détecter.The digital signal obtained is thus independent of possible variations in the running speed of the product, which simplifies the production of the digital filter. The digital filtering is for example carried out by correlation with a digital signal representing the pre-recorded signature of a type particular fault to be detected.
L'invention a aussi pour but de fournir un dispositif de détection permettant la mise en oeuvre du procédé défini ci-avant.The invention also aims to provide a detection device allowing the implementation of the method defined above.
Ce but est atteint grâce à un dispositif comportant : des moyens pαur engendrer un champ magnétique alternatif afin de provoquer la circulation de courants de Foucault à la surface du produit ; un capteur différentiel destiné à recueillir un signal représentatif des variations des courants de Foucault ; et des moyens de démodulation du signal recueilli par projection suivant un angle de phase réglable pour détecter les perturbations introduites par les défauts à détecter, dispositif comportant en autre :This object is achieved by a device comprising: means for generating an alternating magnetic field in order to cause the circulation of eddy currents on the surface of the product; a differential sensor intended to collect a signal representative of the variations of the eddy currents; and means for demodulating the signal collected by projection according to an adjustable phase angle to detect the disturbances introduced by the faults to be detected, device comprising in addition:
- des moyens de calcul pour déterminer automatiquement et périodiquement l'angle de phase pour lequel la projection du signal recueilli a une valeur moyenne minimale ;- calculation means for automatically and periodically determining the phase angle for which the projection of the collected signal has a minimum average value;
- une liaison de commande entre les moyens de calcul et les moyens de démodulation pour asservir l'angle de phase suivant lequel la projection du signal recueilli est effectuée audit angle de phase déterminé ; - un convertisseur analogique-numérique relié aux moyens de démodulation pour convertir sous forme numérique la composante du signal recueilli obtenue par ladite projection ; eta control link between the calculation means and the demodulation means for controlling the phase angle according to which the projection of the collected signal is carried out at said determined phase angle; - an analog-digital converter connected to the demodulation means for converting the component of the collected signal obtained by said projection into digital form; and
- un filtre numérique relié au convertisseur pour filtrer le signal numérique fourni par ce dernier, le filtre numérique ayant des caractéristiques prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter.- a digital filter connected to the converter to filter the digital signal supplied by the latter, the digital filter having predetermined characteristics as a function of a type of fault to be detected.
D'autres particularités et avantages du procédé et du dispositif selon l'invention ressαrtirαnt à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre très schématiquement une disposition des bobines d'émission et de réception d'un dispositif de détection selon l'invention inspectant une brame d'acier à la sortie d'une machine de coulée continue. - la figure 2 est un schéma par blocs du dispositif de
détection de la figure 1 ;Other particularities and advantages of the method and of the device according to the invention appear on reading the description given below, by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 very schematically illustrates an arrangement transmission and reception coils of a detection device according to the invention inspecting a steel slab at the outlet of a continuous casting machine. - Figure 2 is a block diagram of the Figure 1 detection;
- la figure 3 est un diagramme illustrant les variations du signal délivré par le capteur, après démodulation en phase et en quadrature ; - la figure 4 est un exemple des variations de la composante du signal recueilli obtenue par projection suivant l'angle de phase déterminé par les moyens de calcul du dispositif de la figure 2 ; et- Figure 3 is a diagram illustrating the variations of the signal delivered by the sensor, after demodulation in phase and in quadrature; - Figure 4 is an example of the variations of the component of the collected signal obtained by projection according to the phase angle determined by the calculation means of the device of Figure 2; and
- la figure 5 illustre la signature pré-enregistrée d'un défaut sous forme de crique.- Figure 5 illustrates the pre-recorded signature of a defect in the form of a crack.
La figure 1 montre une partie d'une brame 8 guidée sur des rouleaux de soutien R en sortie d'une installation de coulée continue. Seuls les rouleaux inférieurs ont été représentés pour ne pas surcharger inutilement la figure. Le dispositif de détection de criques 10 comprend un capteur différentiel comprenant deux bobinages 11, 12 à l'intérieur desquels sont logés des noyaux de ferrite. Le capteur est situé au-dessus de la brarne B, au voisinage de la surface supérieure et d'un bord de celle-ci, et en regard d'une zone de surface de la brame 8 ayant subi un décalaminage en vue de mettre à nu des criques éventuelles.FIG. 1 shows part of a slab 8 guided on support rollers R at the outlet of a continuous casting installation. Only the lower rollers have been shown so as not to overload the figure unnecessarily. The crack detection device 10 comprises a differential sensor comprising two coils 11, 12 inside which ferrite cores are housed. The sensor is located above the arm B, in the vicinity of the upper surface and an edge thereof, and facing a surface area of the slab 8 having undergone descaling in order to bring naked of any cracks.
Les bobinages 11, 12 sont disposés l'un derrière l'autre dans la direction D de défilement de la brame 8 et ont leurs axes perpendiculaires à la surface supérieure de la brame. Dans l'exemple illustré, chaque bobinage 11, 12 forme à la fois émetteur et récepteur pour, d'une part, engendrer localement un champ magnétique et, d'autre part, recueillir un signal représentatif des perturbations produites par la partie de brame située dans la zone d'action du capteur ( en variante, les fonctions émettrice et réceptrice peuvent être séparées en utilisant une spire émettrice créant un champ à l'intérieur duquel se trouvent deux enroulements récepteurs formant deux branches adjacentes d'un pont). Des liaisons 13 relient les bobinages 11, 12 à des circuits d'alimentation et de traitement décrits ci-après en référence à la figure 2.
Un second dispositif semblable de détection (non représenté) est disposé au voisinage de l'autre bord de la grande face supérieure de la brame 8. De même, deux autres dispositifs analogues peuvent être disposes au regard des bords de la grande face inférieure. Comme le montre la figure 2, les bobinages 11, 12 sont les éléments constitutifs de deux branches adjacentes d'un pont dont les deux autres branchas sont constituées par des impédances fixes Z1, Z2.. Les deux sαmmets du pont entre lesquels les bobinages 11, 12 sont branchés en série, sont reliés aux bornes de sortie d'un générateur 15 délivrant un signal sinusoïdal à une fréquence fixe par exemple comprise entre 5 et 50 kHz. Le signal de mesure dfferentiel est prélevé entre les deux autres sommets du pont et est appliqué à un amplificateur 16.The windings 11, 12 are arranged one behind the other in the direction D of travel of the slab 8 and have their axes perpendicular to the upper surface of the slab. In the example illustrated, each winding 11, 12 forms both a transmitter and a receiver in order, on the one hand, to locally generate a magnetic field and, on the other hand, to collect a signal representative of the disturbances produced by the slab part located in the action area of the sensor (as a variant, the transmitting and receiving functions can be separated using a transmitting coil creating a field inside which there are two receiving windings forming two adjacent branches of a bridge). Links 13 connect the coils 11, 12 to supply and processing circuits described below with reference to FIG. 2. A second similar detection device (not shown) is arranged in the vicinity of the other edge of the large upper face of the slab 8. Likewise, two other similar devices can be arranged facing the edges of the large lower face. As shown in FIG. 2, the windings 11, 12 are the constituent elements of two adjacent branches of a bridge, the other two branchas of which are formed by fixed impedances Z1, Z2 .. The two sαmmets of the bridge between which the windings 11 , 12 are connected in series, are connected to the output terminals of a generator 15 delivering a sinusoidal signal at a fixed frequency for example between 5 and 50 kHz. The differential measurement signal is taken between the other two vertices of the bridge and is applied to an amplifier 16.
Le pont est normalement équilibré pour produire un signal de mesure nul lorsque les bobinages 11 et 12 sont parcourus par un mime courant. Les criques telles que C (figure 1) que la brame B peut présenter prennent naissance sur un bord de la brame et s'étendent transversalement sur une partie de la largeur de la brame. La disposition des bobinages 11, 12 fait que la crique va se présenter successivement et séparément dans le champ d'action du bobinage 11 puis dans celui du bobinage 12, donnant ainsi naissance à un signal de mesure prέsentant une première arche dans un sens et une deuxième arche dans l'autre sens (voir figure 3).The bridge is normally balanced to produce a zero measurement signal when the windings 11 and 12 are crossed by a current mime. The cracks such as C (FIG. 1) that the slab B may present arise on one edge of the slab and extend transversely over part of the width of the slab. The arrangement of the windings 11, 12 means that the crack will appear successively and separately in the field of action of the winding 11 then in that of the winding 12, thus giving rise to a measurement signal presenting a first arch in one direction and one second arch in the other direction (see Figure 3).
Le signal de sortie de l'amplificateur 16 est démodulé en phase et en quadrature au moyen d'un circuit de démodulation 17 recevant ce signal différentiel ainsi que, d'une part, le signal de sortie du générateur 15 et, d'autre part, ce mime signal de sortie déphasé de 90º. Les signaux démodulés en sortie du circuit 17 sont traités dans deux voies parallèles comprenant, chacune, un premier étage d'amplification 18x, 18y, un circuit 19x, 19y de rattrapage de décalage de zéro et un second étage d'amplification 20x, 20y à gain réglable. Les signaux X et Y en sortie des étages 20x et 20y sont appliqués aux entrées d'un circuit 21 de rotation de phase capable de délivrer des signaux : X' = X cas a + Y sin a, et
Y' = -X sin a + Y cos a, représentatifs des projections du signal différentiel sur des axes orthogonaux d'un système de référence déphasé d'un angle a par rapport au signal de sortie du générateur 15. On notera que les circuits 17 à 21 décrits ci-dessus forment un ensemble connu en soi et utilise dans des appareils de détection par courants de Foucault tels que, par exemple, l'appareil commercialisé par la Société HBS sous la référence "EC 3000", ou par la Société PLS sous la référence "Metalog". Sur la figura 3, sont représentées les courbes décrites par un point M dont les coordonnées X et Y par rapport à deux axes orthogonaux Ox, Oy sont les amplitudes des signaux de sortis des étages 20x, 20y, c'est-à-dire sont représentatives des cαmposantes "active" et "réactive" du signal de mesure après démodulation en phase et en quadrature.The output signal of the amplifier 16 is demodulated in phase and in quadrature by means of a demodulation circuit 17 receiving this differential signal as well as, on the one hand, the output signal of the generator 15 and, on the other hand , this mime output signal 90 ° out of phase. The demodulated signals at the output of circuit 17 are processed in two parallel channels each comprising a first amplification stage 18x, 18y, a circuit 19x, 19y for compensating for zero offset and a second amplification stage 20x, 20y to adjustable gain. The signals X and Y at the output of stages 20x and 20y are applied to the inputs of a phase rotation circuit 21 capable of delivering signals: X '= X case a + Y sin a, and Y '= -X sin a + Y cos a, representative of the projections of the differential signal on orthogonal axes of a reference system phase shifted by an angle a with respect to the output signal of the generator 15. It will be noted that the circuits 17 to 21 described above form an assembly known per se and used in eddy current detection devices such as, for example, the device sold by the company HBS under the reference "EC 3000", or by the company PLS under the reference "Metalog". In FIG. 3, the curves described by a point M are represented whose X and Y coordinates with respect to two orthogonal axes Ox, Oy are the amplitudes of the output signals from the stages 20x, 20y, that is to say are representative of the "active" and "reactive" components of the measurement signal after phase and quadrature demodulation.
Au cours du défilement de la brame B, on observe que le point M décrit successivement plusieurs courbes semblables V1, V2, ... constituées chacune de deux lobes allongés sensiblement symétriques par rapport au point origine 0. Ces courbes sont représentatives d'irrégularités de mime nature constituées par des vagues ou rides à la surface de la brame. La symétrie par rapport à l'origine 0 est due à l'utilisation d'un capteur différentiel, deux points symétriques sur une des courbes V1, V2, ... correspondant aux passages d'une mime zone de la brame successivement devant les deux bobinages 1 1 et 12. On note que les vagues ou rides en surface de la brame se traduisant par des lobes d'amplitude variable et d'orientation générale Ox' situé dans un secteur relativement limité.During the movement of the slab B, it is observed that the point M successively describes several similar curves V1, V2, ... each consisting of two elongated lobes substantially symmetrical with respect to the origin point 0. These curves are representative of irregularities of natural mime formed by waves or wrinkles on the surface of the slab. The symmetry with respect to the origin 0 is due to the use of a differential sensor, two symmetrical points on one of the curves V1, V2, ... corresponding to the passages of a mime zone of the slab successively in front of the two coils 1 1 and 12. It is noted that the waves or wrinkles on the surface of the slab resulting in lobes of variable amplitude and general orientation Ox ′ situated in a relatively limited sector.
Sur la figura 3 est également représentée une courbe C décrite par le point M au cours du passage d'une crique dans la zone d'action du capteur. La courbe C est formée de deux arches qui sont sensiblement symétriques par rapport à l'origine 0, mais qui ont une forme et, surtout, une orientation générale différentes de celles des lobes des courbes V1, V2, ... Selon une caractéristique de l'invention, la rotation de
phase est effectuée d'une valeur d'angle a qui est déterminée en permanence pour correspondre à l'inclinaison par rapport à l'axe Ox de la direction générale Ox' des lobes des courbes V1, V2, ... A cet effet, les signaux X et Y sont appliqués à un circuit de calcul 22 après avoir été convertis sous forme numérique au moyen de convertisseurs 23x, 23y. A partir d'un ensemble de valeurs numérisées et mémorisées, le circuit 22 determine l'inclinaison a de la droite L de direction Ox' telle que la somme des distances entre les points M et la droite L soit minimale, c'est-à-dire l'angle a pour lequel la valeur mαyenne des projections Y' est minimale. Le circuit 22 est un circuit à microprocesseur. Les valeurs de X et Y sont échantillonnées par les convertisseurs 23x, 23y à une fréquence d'échantillonnage f asservie à la vitesse v de défilement de la brame B et élaborée par le circuit 22. A cet effet, le circuit 22 reçoit un signal numérique sv représentatif de la vitesse de défilement de la brame et fourni par exemple par un capteur associé à l'un des rouleaux R. Le calcul de a est effectué par régression linéaire sur une population de valeurs X, Y correspondant à une longueur donnée de brame, par exemple 200 mm. La valeur de l'angle de phase a est ainsi rernise à jour tous les 200 mm de brame.FIG. 3 also shows a curve C described by the point M during the passage of a crack in the area of action of the sensor. The curve C is formed by two arches which are substantially symmetrical with respect to the origin 0, but which have a shape and, above all, a general orientation different from those of the lobes of the curves V1, V2, ... According to a characteristic of the invention the rotation of phase is effected by an angle value a which is permanently determined to correspond to the inclination with respect to the axis Ox of the general direction Ox ′ of the lobes of the curves V1, V2, ... For this purpose, the signals X and Y are applied to a calculation circuit 22 after having been converted into digital form by means of converters 23x, 23y. From a set of digitized and stored values, the circuit 22 determines the inclination a of the line L of direction Ox ′ such that the sum of the distances between the points M and the line L is minimum, that is to say - say the angle a for which the average value of the projections Y 'is minimum. Circuit 22 is a microprocessor circuit. The values of X and Y are sampled by the converters 23x, 23y at a sampling frequency f controlled by the traveling speed v of the slab B and produced by the circuit 22. For this purpose, the circuit 22 receives a digital signal sv representative of the speed of travel of the slab and supplied for example by a sensor associated with one of the rollers R. The calculation of a is carried out by linear regression on a population of values X, Y corresponding to a given length of slab , for example 200 mm. The value of the phase angle a is thus updated every 200 mm of slab.
Des essais effectués ont montré que l'angle a varie relativement peu dans le temps, la direction Ox' restant dans un secteur d'environ 10º. Les variations de l'angle a sont essentiellement dues à des changements de température. Au départ de la detection, pour les 200 premiers mm de brame surveillés, l'angle a est fixé arbitrairement à une valeur initiale ao.Tests have shown that the angle a varies relatively little over time, the direction Ox 'remaining in a sector of about 10º. Variations in angle a are mainly due to changes in temperature. At the start of the detection, for the first 200 mm of slab monitored, the angle a is arbitrarily fixed at an initial value ao.
L'angle a étant déterminé ou, ce qui revient au mime, l'angle a + 90º, l'on s'intéressa alors uniquement à la composants Y' du signal recueilli obtenue par projection suivant l'angle de phase a + 90º, c'est-à-dire la composants dont la valeur moyenne sur les 200 derniers mm surveillés est minimale. C'est cette composante qui fait apparaître le meilleur rapport signal/bruit. Bien que les variations de l'angle a au cours du temps
soient relativement limitées, la remise à jour périodique de la valeur de cet angle s'avère toutefois préférable pour la fiabilité de la détection. Un simple écart de quelques degrés peut en effet introduire un niveau de bruit élevé dans la composants Y' comptetenu de l'amplitude des lobes des courbes V1, V2 , ...The angle a being determined or, which amounts to the mime, the angle a + 90º, we are then interested only in the components Y 'of the signal collected obtained by projection according to the phase angle a + 90º, that is to say the components whose minimum value over the last 200 mm monitored is minimum. It is this component which gives the best signal / noise ratio. Although variations in angle a over time are relatively limited, the periodic updating of the value of this angle is however preferable for the reliability of the detection. A simple deviation of a few degrees can indeed introduce a high level of noise into the components Y 'taking into account the amplitude of the lobes of the curves V1, V2, ...
La composante Y' retenue est convertie sous forme numérique par un convertisseur analogique-numérique 24. La conversion est effectuée à la fréquence f tirée du circuit de calcul 22 et asservie à la vitesse de défilement de la brame. La figure 4 illustre l'allure que peut prendre la courbe representant les variations dans le temps de la composante Y'. Les points sur cette courbe représentent les échantilαns prélevés par le convertissuer 24 . La vitesse de défilement de la brame pouvant varier par exemple entre 0 et 4 cm/s, la fréquence f est commandés pour que l'intervalle entre deux échantillons successifs corresponde à une longueur prédéterminée d de la brame, par exemple 2 mm.The retained component Y ′ is converted into digital form by an analog-digital converter 24. The conversion is carried out at the frequency f taken from the calculation circuit 22 and slaved to the running speed of the slab. FIG. 4 illustrates the shape that the curve representing the variations over time of the component Y ′ can take. The points on this curve represent the samples taken by the converter 24. The speed of travel of the slab can vary for example between 0 and 4 cm / s, the frequency f is controlled so that the interval between two successive samples corresponds to a predetermined length d of the slab, for example 2 mm.
Après conversion sous forme numérique, le signal Y' est filtré au moyen d'un filtre numérique adapté. Dans l'exemple illustré, le filtrage numérique est réalisé par corrélation avec un signal numérisé de référence cαrrespαndant au défaut à détecter. La figure 5 illustre les valeurs numériques du signal de référence (ou signature) correspondant à une crique, l'intervalle entre deux valeurs numériques successives correspondant à la distance d entre deux échantillons du signal Y' numérisé.After conversion into digital form, the signal Y ′ is filtered using a suitable digital filter. In the example illustrated, the digital filtering is carried out by correlation with a digitized reference signal cαrrespαndant to the fault to be detected. FIG. 5 illustrates the digital values of the reference signal (or signature) corresponding to a crack, the interval between two successive digital values corresponding to the distance d between two samples of the digitized signal Y '.
La fonction de corrélation utilisée est par exemple de la forma :The correlation function used is for example of the forma:
n étant le nombre de points du signal de référence, ai le coefficient associé au ième point du signal de référence et y'j -i la valeur numérique du (j-i)ème échantillon d'une population de n points du signal Y' numérisé. A titra d'exemple, la valeur de n peut être choisie égale à 20.
La corrélation est effectuée par le circuit à microprocesseur 22 dans lequel les coefficients ai ont été pré-enregistrés à partir de mesures effectuees au moyen du dispositif de détection utilisé. Une nouvelle valeur de la fonction de corrélation Z est calculée à chaque nouvel échantillon y'j de la composante Y' numérisée, et est comparée par le circuit à microprocesseur 22 à une valeur de seuil prédéterminée ZO. Lorsque cette valeur de seuil est dépassée, le circuit 22 commande l'émission d'un signal sd indiquant la détection d'une crique sur la brame. n being the number of points of the reference signal, a i the coefficient associated with the i th point of the reference signal and y ' j -i the numerical value of the (ji) th sample of a population of n points of the signal Y' digitized. As an example, the value of n can be chosen equal to 20. The correlation is carried out by the microprocessor circuit 22 in which the coefficients a i have been pre-recorded from measurements carried out by means of the detection device used. A new value of the correlation function Z is calculated with each new sample y ' j of the digitized component Y', and is compared by the microprocessor circuit 22 with a predetermined threshold value ZO. When this threshold value is exceeded, the circuit 22 commands the emission of a signal sd indicating the detection of a crack on the slab.
On notera que la signature d'un défaut de crique se présente sous une forme quasi-sinusoidale. Aussi, le filtrage du signal Y' numérisé peut être réalisé au moyen d'un filtre numérique passe-bande dont les fréquences de coupure sont déterminées en fonction des caractéristiques du dispositif de détection, par exemple par mesure de la fréquence apparente de la signature du défaut à détecter.Note that the signature of a crack defect is in a quasi-sinusoidal form. Also, the filtering of the digitized signal Y ′ can be carried out by means of a digital bandpass filter, the cut-off frequencies of which are determined as a function of the characteristics of the detection device, for example by measuring the apparent frequency of the signature of the fault to be detected.
Dans ce qui précède, l'on a envisagé l'utilisation d'un capteur en pont avec deux bobinages à l'intérieur desquels sont disposés des noyaux de ferrite.In the foregoing, consideration has been given to the use of a bridge sensor with two coils inside which ferrite cores are arranged.
En variante, un montage autre qu'en pont peut être utilisé dans la mesure où il permet une mesure différentielle (par exemple, un montage avec émission et réception séparées, deux bαbinages récepteurs étant associés à un bobinage émetteur commun et étant branchés de façon différentielle).Alternatively, an assembly other than a bridge can be used insofar as it allows a differential measurement (for example, an assembly with separate transmission and reception, two receiver connections being associated with a common transmitter winding and being connected in a differential manner ).
Toujours en variante, il est possible, au prix d'une diminution de l'induction magnétique, de se passer des noyaux de ferrite dans les bobines du capteur.Still alternatively, it is possible, at the cost of a reduction in magnetic induction, to do without the ferrite cores in the coils of the sensor.
Bien entendu, l' invention est applicable aussi bien à une brame sortant d'une installation rie cαulée continue et défilant au voisinage d'un détecteur en position fixe, qu'à une brame immobilisés, par exemple sur un parc, et parcourue par un détecteur monté sur un équipage mobile.Of course, the invention is applicable both to a slab coming out of a continuous cable installation and passing in the vicinity of a detector in a fixed position, as to a slab immobilized, for example on a park, and traversed by a detector mounted on a moving assembly.
De mime, l'invention est applicable au contrôla non destructif de tout produit métallique, en acier ou autre matière, en défilement relatif avec un détecteur.
Likewise, the invention is applicable to the non-destructive testing of any metallic product, of steel or other material, in relative movement with a detector.
Claims
1. Procédé de détection, par courants de Foucault, de défauts typiques sur un produit en défilement relatif avec un détecteur, notamment pour la détection de criques sur une brame ou un produit similaire, procédé selon lequel un champ magnetique alternatif est engendré pour provoquer la circulation de courants de Foucault à la surface du produit, un signal représentatif des variations des courants de Foucault est recueilli au moyen d'un capteur différentiel placé au voisinage de la surface du produit, et le signal recueilli est démodulé par projectiαn suivant un angle de phase réglable pour detecter les perturbations intrαduites par les défauts à détecter, caractérisé en ce que, pendant tαute la durée de détectiαn, l'on détermine automatiquement et périodiquement l'angle de phase pour lequel la projection du signal recueilli a une valeur moyenne minimale et l'an effectue la projection du signal recueilli suivant ledit angle de phase, afin d'éliminer des perturbations du signal recueilli dues à des irrégularités de surface répétitives ; la composante du signal recueilli αbtenue par ladite projection est convertie sous forme numérique ; le signal numérique ainsi obtenu est filtré au moyen d'un filtre numérique dont les caractéristiques sont prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter ; et un signal de détection de défaut est émis lorsque le signal de sortie du filtre numérique dépasse un seuil prédéterminé.1. Method for detecting, by eddy currents, typical faults on a product in relative movement with a detector, in particular for the detection of cracks on a slab or a similar product, method according to which an alternating magnetic field is generated to cause the circulation of eddy currents on the surface of the product, a signal representative of the eddy current variations is collected by means of a differential sensor placed near the surface of the product, and the collected signal is demodulated by projectiαn according to an angle of adjustable phase to detect the disturbances caused by the faults to be detected, characterized in that, during the detection time, the phase angle for which the projection of the collected signal has a minimum mean value is automatically and periodically determined and the year performs the projection of the signal collected according to said phase angle, in order to eliminate p disturbances of the signal received due to repetitive surface irregularities; the component of the collected signal α obtained by said projection is converted into digital form; the digital signal thus obtained is filtered by means of a digital filter whose characteristics are predetermined as a function of a type of fault to be detected; and a fault detection signal is output when the digital filter output signal exceeds a predetermined threshold.
2. Procédé selαn la revendicatiαn 1, caractérisé en ce que la composante du signal recueilli αbtenue par projection suivant l'angle de phase déterminé est convertie sous fαrme numérique avec une fréquence d'échantillonnage asservie à la vitesse de défilement du produit relativement au détecteur. 2. Method according to the claim 1, characterized in that the component of the collected signal α obtained by projection according to the determined phase angle is converted under digital form with a sampling frequency controlled by the running speed of the product relative to the detector.
3. Procédé selαn l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le filtrage numérique est réalisé par corrélation avec un signal numérique représentant la signature pré-enregistrée d'un type particulier de défaut à détecter. 3. A method according to any of claims 1 and 2, characterized in that the digital filtering is carried out by correlation with a digital signal representing the pre-recorded signature of a particular type of defect to be detected.
4. Dispositif de détectiαn, par courants de Foucault, de défauts typiques sur un produit en défilement relatif avec un détecteur, notamment pour la détection de criques sur une brame ou un produit similaire, dispositif comportant des moyens (11, 12, 15) pour engendrer un champ magnétique alternatif afin de provoquer la circulation de courants de Foucault à la surface du produit (B) ; un capteur differentiel (11, 12, Z1, Z2) destiné à recueillir un signal représentatif des variations des courants de Foucault ; et des moyens de démodulation (17-21) du signal recueilli par projection suivant un angle de phase réglable pour détecter les perturbations introduites par les défauts à détecter, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte en autre : des mayens de calcul (22) pour déterminer autαmatiquement et périodiquement l'angle de phase pour lequel la projection du signal recueilli a une valeur moyenne minimmale ;4. Device for detecting, by eddy currents, typical faults on a product in relative movement with a detector, in particular for the detection of cracks on a slab or a similar product, device comprising means (11, 12, 15) for generating an alternating magnetic field in order to cause the circulation of eddy currents on the surface of the product (B) ; a differential sensor (11, 12, Z1, Z2) intended to collect a signal representative of the variations of the eddy currents; and demodulation means (17-21) of the signal collected by projection according to an adjustable phase angle to detect the disturbances introduced by the faults to be detected, device characterized in that it comprises, in addition: computation means (22) to automatically and periodically determine the phase angle for which the projection of the collected signal has a minimum average value;
- une liaison de commande entre les moyens de calcul (22) et les moyens de démodulation (21) pour asservir l'angle de phase- a control link between the calculation means (22) and the demodulation means (21) for controlling the phase angle
(a) suivant lequel la projection du signal recueilli est effectuée audit angle de phase déterminé ;(a) according to which the projection of the collected signal is carried out at said determined phase angle;
- un convertisseur analogique-numérique (24 relié aux moyens de démodulation pour convertir sous forme numérique la composants (Y') du signal recueilli obtenue par ladite projection ; etan analog-digital converter (24 connected to the demodulation means for converting the components (Y ') of the collected signal obtained by said projection into digital form; and
- un filtre numérique (22) relié au convertisseur pour filtrer le signal numérique fourni par ce dernier, le filtre numerique ayant des caractéristiques prédéterminées en fonction d'un type de défaut à détecter.- a digital filter (22) connected to the converter to filter the digital signal supplied by the latter, the digital filter having predetermined characteristics as a function of a type of fault to be detected.
5. Dispositif selon la revendication 4 , caractérisé en ce que la fréquence d'échantillonnage dudit convertisseur analogiquenumérique(24) est asservie à la vitesse de défilement du produit (8) relativement au détecteur. 5. Device according to claim 4, characterized in that the sampling frequency of said analog-digital converter (24) is controlled by the running speed of the product (8) relative to the detector.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le filtre numérique comprend des moyens de stockage de valeurs numériques représentatives d'une signature typique d'un défaut à détecter et des moyens de calcul pour effectuer le filtrage par corrélation entre le signal numerique fourni par ledit convertisseur et les valeurs numériques représentatives de ladite signature. 6. Device according to any one of claims 4 and 5, characterized in that the digital filter comprises means for storing digital values representative of a signature typical of a defect to be detected and calculation means for performing the filtering by correlation between the digital signal supplied by said converter and the digital values representative of said signature.
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